19.04.2021 - Leibniz-Institut für Molekulare Pharmakologie im Forschungsverbund Berlin e.V. (FMP)

Los investigadores logran un gran avance en el interior de las células

Transportan grandes moléculas al interior de las células vivas

Es una de las grandes cuestiones farmacológicas: ¿Cómo introducir grandes biomoléculas funcionales, como proteínas o anticuerpos, en una célula viva? La unión de anticuerpos o proteínas con péptidos que penetran en las células es un enfoque prometedor, pero aún no ha dado los resultados esperados. Investigadores del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) de Berlín y de la TU Darmstadt presentan una nueva solución: Si estos péptidos se adhieren también a la superficie celular, las proteínas o los anticuerpos se transportan mucho mejor al interior de la célula. Los innovadores resultados acaban de publicarse en la revista Nature Chemistry.

El interior de nuestras células está protegido de los visitantes indeseados por una membrana celular por una buena razón. Sin embargo, desde el punto de vista farmacológico, esta protección es un obstáculo molesto, ya que a las grandes proteínas o anticuerpos les resulta difícil, si no imposible, entrar en el llamado citoplasma. La mayoría de los fármacos sortean esta barrera dirigiéndose a la superficie celular. Mientras tanto, hacer que los principios activos sean permeables a las células sigue siendo una de las cuestiones más acuciantes para la investigación biomédica y la industria farmacéutica.

Hace más de dos décadas que se investigan los péptidos que penetran en las células. Se trata de unir una proteína o un anticuerpo, por ejemplo, con una "etiqueta" química o bioquímica destinada a facilitar su entrada en la célula. Pero a pesar de los esfuerzos realizados en todo el mundo, muchos de estos enfoques fracasan cuando se trata de transportar biomoléculas tan grandes.

El grupo de Christian Hackenberger, del Leibniz-Forschungsinstitut für Molekulare Pharmakologie (FMP) de Berlín, trata de producir proteínas permeables a las células y colabora estrechamente con la Dra. M. Cristina Cardoso, de la Universidad Técnica de Darmstadt, experta mundial en el campo de los péptidos que penetran en las células.

La doble manipulación mejora significativamente el transporte

El equipo de investigación de Berlín y Darmstadt ha dado un paso decisivo para transportar incluso moléculas grandes al interior de la célula. El hallazgo clave: los investigadores vinculan las moléculas no sólo a los péptidos que penetran en las células, sino también a la superficie celular. Como demostraron los experimentos en células vivas, esto mejora significativamente la captación intracelular de proteínas y anticuerpos funcionales.

"Aunque todavía estamos muy lejos de las primeras aplicaciones médicas, este trabajo representa un verdadero cambio de paradigma en el transporte celular de moléculas funcionales", afirma satisfecho Christian Hackenberger, director del grupo de investigación. "Esto se debe a que hemos podido demostrar en células vivas que las proteínas y los anticuerpos no sólo pueden atravesar la membrana celular aparentemente sin esfuerzo, sino que también son activos en la célula sin provocar toxicidad".

La carga es más fácilmente permeable a las células

Un factor decisivo para este éxito es que el nuevo método sólo requiere una décima parte de las concentraciones de sustancias que antes. Esto simplifica considerablemente el método, haciéndolo más robusto y versátil. "Ahora podemos reducir las concentraciones hasta tal punto que la carga puede llegar realmente al interior de la célula de forma fiable", afirma el primer autor del estudio, Anselm Schneider, que acaba de terminar su doctorado. "Esto no era posible antes".

Como parte de su tesis doctoral, Anselm Schneider tuvo la innovadora idea de equipar la superficie de la célula con los mismos péptidos que penetran en ella. Junto con Martin Lehmann, jefe de la Instalación de Microscopía de la FMP, Schneider observó cómo la membrana celular era superada aparentemente sin esfuerzo. "Es esta sinergia la que permite ahora transportar toda una serie de moléculas al interior de la célula, lo que supone un verdadero avance", afirma Schneider.

Se abre la puerta a nuevas intervenciones farmacológicas

Las aplicaciones potenciales del transporte molecular celular son amplias. Las proteínas activas permeables a la célula o los anticuerpos pueden utilizarse, por ejemplo, para influir deliberadamente en las vías de señalización de una célula cancerosa o para desactivar las mutaciones genéticas que provocan el cáncer. También es concebible la sustitución de una enzima ausente en el caso de una enfermedad hereditaria, por ejemplo, o el uso de la edición de genes, es decir, la manipulación genética de las células utilizando proteínas ya preparadas y dotadas de propiedades adicionales. Está claro que el equipo de investigación tiene mucho que hacer.

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